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厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonia Oxidation,ANAMMOX)是当前废水处理领域具有高效性、无需外加碳源以及环境友好性等特点的新型生物脱氮技术。近年来,研究者在黑海和日本近海水域等处又发现了海洋厌氧氨氧化细菌的存在,并证实了海洋厌氧氨氧化细菌能对高盐度废水和一些闭锁性海域水有效地进行脱氮处理。目前国内外关于人工培养海洋厌氧氨氧化菌的公开研究报道较少。
本文针对海洋厌氧氨氧化细菌富集培养阶段存在的主要问题,以从日本大阪湾海洋废弃沉积物底泥获取的活性污泥作为污泥种源,建立反应器对海洋厌氧氨氧化细菌富集培养实验条件等进行探索对比研究。通过对温度、pH、HRT、氮负荷、盐浓度等条件的调节,取得了如下研究成果:
1.海洋厌氧氨氧化细菌的最适宜培养温度为20℃~25℃,总氮去除速率在25℃时最高达到0.31kg/m3/day,温度或高或低均出现明显的脱氮能力减弱趋势,在5℃和36℃时达到最低,为0.03kg/m3/day。
2.在连续培养条件下,NaCl浓度由30.0g/L减少为0g/L时,厌氧氨氧化细菌活性有所降低,总氮去除速率相应下降,在0.22kg/m3/day基础上平均降低到0.16kg/m3/day,氨氮和亚硝酸氮的去除率由起始的69%和90%分别降低到48.1%和61.3%。可见,海洋厌氧氨氧化反应对盐浓度有一定的依赖性。
3.大阪反应器Ⅱ和反应器Ⅲ的对比实验结果表明,当水力停留时间(HRT)为24h,温度为25℃,pH为7.3~8.0时,反应器大阪Ⅱ可承载最大总氮容积负荷和去除速率为0.44kg/m3/day和0.41kg/m3/day,总氮去除率最高达到96%以上;HRT为18h时,温度为25℃,pH为7.3~8.0时,反应器大阪Ⅲ的最大总氮容积负荷和去除速率为0.53 kg/m3/day和0.48kg/m3/day,总氮去除率达到92%以上。
4.根据厌氧氨氧化反应理论,氨氮、亚硝酸氮的去除速率和硝酸氮的生成速率比例为1:1.32:0.26。本次实验三个反应器内实际比例为1:1.16:0.18、1:1.05:0.15和1:1.06:0.16,稍低于理论值。
5.应用PCR-DGGE法对污泥内细菌群体进行DNA序列解析,确定了厌氧氨氧化反应器内除海洋厌氧氨氧化细菌外,还有多种微生物的共存。